机械电子工程的现状分析

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1、机械电子工程的现状分析赵璟一、机械电子工程简介机械电子工程是机械、电子和计算机工程等多学科交叉与融合的产物，如图1所示。它又不断通过学科交叉、技术融合和创新，使其本身得到持续地发展。机械电子工程是多技术融合与集成而面向应用的学科。一类应用是种类繁多的采用机械电子技术的物理产品，包括机械类产品和大量非机械类产品，可以把它们分为加工机、信息机和动力机；另一类应用是采用机械电子技术的各种制造过程，如柔性制造系统、计算机集成制造系统等。两种应用都是独立的系统，强调不同技术的集成与融合，从而追求系统达到优质、高效、低耗、清洁和柔性；机械电子产品的规模小，而制造过程则是一个大系统；机械电子产品本

2、身主要是技术的集成，而制造过程还要将技术和管理结合起来，从而形成制造技术、信息技术、管理科学等相关科学技术交融的先进制造技术。机械电子工程的主要特征表现为：快速更新、技术交叉和多层次发展。微电子技术、计算机技术以及信息技术的快速发展必然推动机械电子系统的进一步更新和换代。学科交叉、技术融合以及技术创新是机械电子工程迅速发展的关键。机械电子系统的内容和结构呈现从低级到高级的多层次性，如智能机械电子系统可以从初级、中级、高级到接近人类智慧。不同级别的系统可以根据实际需要同时并存，并不是在出现更高级的系统后，较低级的系统就必然淘汰。机械电子系统设计最具挑战的问题之一是系统结构的设计，即硬件

3、(驱动器、传感器、仪表、电源、集成电路芯片、控制器以及数字信号处理芯片等)和软件(完成传感和控制的环境及算法、信息流及数据采集、仿真、虚拟机等)的选择，如图2所示。机械电子系统可以分为：(1)常规机械电子系统；(2)微机械电子系统(MEMS)；(3)纳米机械电子系统(NEMS)。常规机械电子系统和微机械电子系统的基本原理是相同的，而纳米机械电子系统正在使用不同的概念和理论进行研究。设计人员利用经典力学和电磁学理论研究常规机械电子系统和微机械电子系统，而量子论和纳米电子力学被用作研究纳米机械电子系统。机械电子工程专业不同于其它以自然科学为基础的专业，它更多的是深入研究工程设计问题，重点

4、是将控制、微电子以及计算机等相关领域的技术应用于机械系统和制造过程。因此，机械电子工程是对包括机器设计、物体运动控制、能量转换、热力学、热交换、流体力学以及机械控制等方面的广泛领域进行研究。对机械结构设计更多的是考虑机械系统设计以及整个系统的相互作用，从控制的角度，研究和了解系统的各部件是如何在控制之下作为一个有效和有机的完整系统协同一致工作的；从能量转换的角度，分析和决定零部件的最佳组合方案，以及怎样协调和控制系统设计以确保系统设计的全过程按系统的设计方案运转。机械电子工程专业定位在“机械工程”的大领域，突出光、机、电有机结合和融合，主要对机械控制、测量、状态监控等方面开展研究和设

5、计。因此，其主要的关键技术包括：(1)检测传感技术，(2)信息处理技术，(3)自动控制技术，(4)伺服传动技术，(5)精密机械技术，(6)系统总体技术。二、机械电子工程专业的专业设置和分布从人才培养层次上划分，机械电子工程专业人才培养可分为研究生层次、本科层次和专科层次。目前，机械电子工程专业的设置出现两头大，中问小的状况。在研究生层次上，几乎每一个有机械工程一级学科的研究生院或研究生部的学校邵开设了机械电子工程专业，每年为我国培养数以万汁的机械电子高层次人才在本科层次上分为二种情况，一种是学校独立设置了机械电子工程专业，山机械电子工程本科专业属于普通高等学校本科专业目录外专业，申请

6、较难。目前在全省本科高等院校中设置机械电子工程本科专业的只有三十多所，如同济大学、上海大学、北京理工大学、武汉科技大学、华南理工大学、重庆大学、哈尔滨理工大学、江苏大学等高校。第二种是学校在机械设计制造及其自动化和机械工程及其自动化两个专业下开设的机械电子或机电一体化专业方向，也称为准机械电子工程专业，这种学校数量众多。第三种是专科层次，主要分布在职业技术学院中，儿乎所有的工科职业技术院校中部设立了机电一体化专业，而且每年培养的学生数量很大。在上述三个层次人才培养中，大部分本科院校的机械电子工程专业和专科层次的机电一体化专业培养的是应用型人才，三、机械电子工程专业人才培养模式和办学特

7、色人才培养的摸式高等学校机械电子工程专业人才培养的目标主要是从事机械电子产品及将机械电子技术应用于制造过程的研究和应用开发人员，目标是培养复合型人才。国内外许多院校在人才培养模式上都在进行不断的探索，比较多的做法是课程整合，要求学生在掌握数学、外语和计算机基础上学习两个学科，机械+电子或机械+计算机的专业基础课和专业课，再加一些机电一体化的综合课程。这种课程体系的安排使得学生负担过重，而且有许多课程在课时上进行了压缩，知识梯度加大，不少学生不仅难以“吃深”